Коробки передач
Устройство коробок передач
На отечественных автомобилях применяются механические ступенчатые коробки передач с зубчатыми колесами; гидравлические коробки с гидродинамическими трансформаторами (ГДТ) и механической коробкой передач, называемые гидромеханическими передачами ГМП, а также электрические передачи.
Механические коробки передач
Рассмотрим общие принципы устройства механических ступенчатых коробок передач на примере конструкции основной коробки автомобилей КамАЗ. Коробка передач состоит из картера, в котором установлены три вала: ведущий, ведомый и промежуточный. Опорами валов служат подшипники качения (шариковые, цилиндрические роликовые и сферический роликовый). Шариковые, сферический роликовый подшипник вместе с валами застопорены от осевых перемещений относительно картера соответственно стопорными кольцами и стаканом с крышкой.
Привод промежуточного вала осуществляется от ведущего вала-шестерни зубчатым колесом. На ведомом и промежуточном валах расположены колеса передач. Колеса ведомого вала установлены на специальных роликовых подшипниках. Шестерни заднего хода, первой и второй передач промежуточного вала выполнены как одно целое, а остальные напрессованы на вал на сегментных шпонках и застопорены кольцом.
Первая передача и передача заднего хода включаются посредством зубчатой муфты; вторая и третья, четвертая и пятая передачи — синхронизаторами.
В картере коробки предусмотрены два люка для установки коробки отбора мощности, а на верхней крышке расположен сапун, поддерживающий в ней нормальное давление. Смазывание деталей и узлов коробки осуществляется разбрызгиванием и масляным туманом.
При работе двигателя и выключенной коробке передач ведущий вал-шестерня через зубчатое колесо передает крутящий момент на промежуточный вал. При этом шестерни промежуточного вала вращают колеса постоянного зацепления ведомого вала, свободно установленные на нем. Для получения необходимого крутящего момента на ведущих колесах автомобиля включается соответствующая передача. С помощью механизма переключения перемещается синхронизатор или зубчатая муфта в сторону колеса ведомого вала и блокирует его с валом. Поэтому на вал и трансмиссию передается крутящий момент.
При включении пятой, прямой, передачи передний синхронизатор соединяет ведущий и ведомый валы непосредственно, и крутящий момент от двигателя передается в трансмиссию без изменений. При включении заднего хода зубчатая муфта блокирует зубчатое колесо ведомого вала. Крутящий момент с промежуточного вала на ведомый передается через блок зубчатых колес заднего хода, который выполняет роль промежуточного колеса. В результате ведомый вал имеет обратное по сравнению с ведущим валом вращение.
Дополнительные коробки передач (делители). Они позволяют удвоить число передач в трансмиссии и повысить приспосабливаемость автомобилей к различным условиям эксплуатации. Делитель автомобилей КамАЗ представляет собой двухступенчатый редуктор; его устанавливают перед основной коробкой передач. Промежуточные валы двигателя и коробки передач имеют шлицевое соединение, передний конец ведущего вала коробки передач установлен на роликовом подшипнике в специальном гнезде ведущего вала делителя. При перемещении синхронизатора вправо происходит соединение зубчатых венцов ведущих валов делителя и основной коробки передач, при этом включается прямая передача. Если синхронизатор перемещен влево, то он блокирует шестерню на ведущем валу, что соответствует включению повышающей передачи.
В восьмискоростных коробках передач типа ЯМЗ-238 (автомобили КрАЗ-260, МАЗ-6422) применяется двухскоростной делитель, который устанавливают за основной коробкой передач. В этом случае синхронизатор выполнен в виде многодисковой фрикционной муфты со стальными кольцами.
Гидромеханическая передача. На рис. 40 представлена ГМП для автобуса ЛиАЗ. Передача состоит из гидротрансформатора А и механической двухступенчатой коробки передач Б. При работе двигателя через гидротрансформатор (насос б, турбину 4 и два реактора 5) крутящий момент трансформируется и передается на вал 7 коробки передач/На понижающей передаче замкнуты передние диски 9 сцепления двойного фрикциона В, блокирующие шестерню 8 ведущего вала 7. Шлицевая муфта 11 ведомого вала 13 находится в крайнем левом положении и блокирует на валу колесо 17. Через фрикцион, пары зубчатых колес £ и 19-17 и 18 и муфту 11 крутящий момент передается на ведомый вал 13 коробки передач. На прямой передаче замкнуты задние диски сцепления 10 двойного фрикциона В, муфта 11 находятся в нейтральном положении. Ведущий вал 7 соединен с ведомым валом 13. Для обеспечения заднего хода включаются передние диски сцепления двойного фрикциона, муфта 11 переводится в крайнее правое положение, блокируя зубчатые колеса 12 заднего хода ведомого вала 13. В нейтральном положении фрикционы разомкнуты, муфта 11 выключена. Передний фрикцион 2 блокирует гидротрансформатор при его работе в режиме гидромуфты.
Переключение ГМП автоматическое, при помощи центробежного регулятора и гидравлического переключателя в зависимости от скорости движения автобуса и степени нажатия на педаль управления подачей топлива. Для тяжелых условий движения предусмотрено независимое управление первой передачей.
Автобусы J1A3-4202 оборудованы ГМП с трехколесным одноступенчатым ГДТ и механической трехступенчатой коробкой передач. На автомобилях ГАЗ-14 "Чайка" применяются ГМП также с трехколесным одноступенчатым ГДТ, но с механической планетарной трехступенчатой коробкой передач. Автомобили БелАЗ-548, БелАЗ-7525, MA3-7310, МоАЗ-6567 и другие оснащены ГМП с четырехколесными, одноступенчатыми ГДТ и механическими трехступенчатыми (на автомобиле МоАЗ-6507 — шести ступенчатая) коробками передач.
ГМП обеспечивает автоматическое, и плавное изменение крутящего момента, повышает производительность автомобиля, уменьшает ударные нагрузки в трансмиссии, увеличивает долговечность. Однако ГМП по сравнению с механическими ступенчатыми коробками передач имеют повышенную массу и большие размеры, меньший КПД (0,8—0,87) и более сложную конструкцию.
Электрические трансмиссии применяются на автомобилях БелАЗ-549 (70-тонные самосвалы 4 X 2) и БелАЗ-7420. Трансмиссия состоит из тягового генератора постоянного тока типа ГПА, приводимого в действие V-образными дизелями с турбонадувом соответственно мод. 6НЧ21 /21 мощностью 772 кВт и мод. 8ЧН21/21 — 956 кВт при частоте вращения 1560 об/мин; тяговых электродвигателей типа ДК-717А, соединенных с дифференциальными редукторами мотор-колес. Электрические трансмиссии позволяют облегчить за счет электропроводки передачу энергии от ДВС на значительно удаленные от него ведущие колеса и упростить конструкцию привода путем размещения в ведущих колесах тяговых электродвигателей с редукторами. Однако масса электротрансмиссий превосходит массу механических трансмиссий. Электротрансмиссии имеют сравнительно низкий КПД, равный 0,75—0,8.
Раздаточные коробки. Они применяются на автомобилях с колесной формулой 4X4; 6X6; 6X4, раздельным приводом промежуточного и среднего мостов. Раздаточные коробки распределяют крутящий момент между ведущими мостами, обеспечивают включение и выключение переднего моста и отбор мощности на привод лебедки, насоса гидроподъемника и других механизмов.
На рис. 41 показана раздаточная коробка для автомобилей КрАЗ-260 (6X6) с проходным промежуточным мостом. В литом чугунном картере 5 на роликовых 9 и шариковых 10 подшипниках установлены ведущий 1, промежуточный 14 и ведомый валы. Ведомый (разрезной) вал состоит из валов 19 и 26 соответственно переднего и промежуточного мостов. На валах установлены фланцы 2 и 18. Картер и подшипники закрыты крышками 3, 4 и 12. Валы 19 и 26 соединены несимметричным дифференциалом, распределяющим крутящий момент между передним мостом и мостами
тележки в соотношении 1:2. Дифференциал состоит из солнечной шестерни 23 и коронного зубчатого колеса 21, находящихся в постоянном зацеплении с ними четырех цилиндрических сателлитов 28. Солнечная шестерня установлена на шлицах вала 26 привода переднего моста, а коронное зубчатое колесо связано с валом 79 задних мостов. Сателлиты 28 свободно вращаются в бронзовых втулках, запрессованных в водило 24 и чашку 22 дифференциала.
Водило представляет собой пустотелый вал, к фланцу которого болтами крепится чашка, а на противоположном конце расположен зубчатый венец блокировки дифференциала муфтой 27. Шестерни 6 и 8 соответственно низшей и высшей передач установлены на вал 1 посредством бронзовых втулок; они имеют зубчатые венцы для переключения передачи посредством муфты 7. Зубчатое колесо 15 с шестерней 16 отбора мощности закреплено шпонкой на промежуточном валу, а колесо 29 привода мостов свободно вращается на нем. Привод мостов осуществляется муфтой 17, шестерня 20 служит для привода спидометра.
Для смазывания втулок зубчатых колес под давлением предназначены шестеренчатый смазочный насос 30, приводимый от переднего торца промежуточного вала, трубка 13 и муфта 11. При включенной муфте 17 (крайнее левое положение) и одной из передач муфтой 7 крутящий момент передается с ведущего вала 1 через зубчатые колеса 6 и 29 или 8, 15 и 29 на промежуточный вал 14, а затем через зубчатое колесо 25 на водило 24. Вращающееся водило через сателлиты 28 передает крутящий момент на солнечную шестерню и передний мост, а также на коронное зубчатое колесо 21 и мосты задней тележки. При этом обеспечивается постоянная и равномерная тяга всех мостов.
При блокировке дифференциала муфта 27 перемещается вправо и зубчатым венцом обеспечивает жесткое соединение водила 24 (а следовательно, и деталей дифференциала) с валом 26. При этом исключается возможность вращения деталей дифференциала, обеспечивается работа всех мостов без буксования, повышается проходимость автомобиля на дорогах с низким коэффициентом сцепления. Муфты 7, 17, 27 управления раздаточной коробки имеют пневмопривод.
Синхронизаторы. Они предназначены для легкого, безударного и бесшумного переключения передач. Принцип работы инерционных синхронизаторов основан на предварительном выравнивании частот вращения зубчатого колеса включаемой передачи и вала, использовании силы трений, а также последующего жесткого их соединения зубчатой муфтой.
На легковых и грузовых автомобилях небольшой грузоподъемности
Синхронизатор коробок передач типа ЯМЗ-2Э6 автомобилей MA3-5335; КрАЗ-250 (рис. 44) имеет корпус с фигурными блокирующими прорезями.
Основные сборочно-регулировочные операции
Предварительно выполняют сборку ведущего, промежуточного и ведомого валов, а также крышки картера с механизмом переключения. Детали должны быть очищены от грязи, металлической стружки; их необходимо промыть в керосине или дизельном топливе, обдуть сжатым воздухом или просушить. Детали смазочного насоса надо смазать перед сборкой предназначенным для коробки передач смазочным материалом. Передвижные зубчатые колеса, муфты, синхронизаторы должны перемещаться вдоль валов без заеданий. Валы с колесами, находящимися в зацеплении, должны плавно проворачиваться от руки. После сборки коробки передач проверяют легкость ее переключения.
В картер заливают установленное количество жидкого трансмиссионного масла соответствующей марки. Уровень масла в картере коробки передач должен совпадать с нижней кромкой контрольного отверстия или метками на щупе заливной пробки. При смене трансмиссионного масла его сливают в горячем состоянии через сливные отверстия картера коробки (делителя); магниты сливных пробок очищают от металлических частиц. Коробки передач промывают керосином, дизельным топливом или жидким маслом (И-12А; И-20А), пустив двигатель на 7-8 мин.
Категорически запрещается промывать коробки передач и раздаточные коробки со смазочным насосом керосином или дизельным топливом (из-за недостаточного разрежения на всасывании исключена подача трансмиссионного масла к подшипникам шестерен ведомого вала и конусным поверхностям синхронизатора, что может вызвать задиры поверхностей скольжения, а следовательно, выход из строя коробки передач).
Для смазывания коробок передач применяют трансмиссионные масла марок ТС-14,5; ТС-15к и всесезонные — ТАп-15В, МТ-16п, а при температуре окружающего воздуха ниже минус 25° С — ТС-10 и др.
Выполняемые работы
По указанию преподавателя необходимо выполнить одну сборочно-регулировочных операций (проверить уровень масла, заменить масло, снять верхнюю крышку с механизмом переключения и т. д.). В заключение надо привести в действие динамическую модель разреза трансмиссии и проследить за процессом передачи и преобразования крутящего момента в коробках передач.
Порядок выполнения работ при проверке уровня смазочного материала в коробке передач и раздаточной коробке и его замены
1. Проверить уровень смазочного материала в коробке передач масло-измерительным стержнем (щупом), закрепленным в пробке заливного отверстия картера.
Долить смазочный материал до уровня нижней кромки контрольного отверстия картера, предварительно вывинтив пробку.
При замене смазочного материала слить его теплым через сливные отверстия картера, предварительно отвернув пробки. Очистить и промыть магниты сливных пробок.
4. Очистить сапуны картера, а их каналы промыть.
5. Завинтить сливные пробки. Залить в картер малой вязкости (промывочное) масло и промыть коробку передач. Для этого пустить двигатель, включить одну из передач на 2-3 мин.
6. Слить промывочное масло и залить свежий смазочный материал.
Составление отчета
По результатам практического занятия составить отчет в соответствии указаниями, данными во "Введении" и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Объясните и покажите на разрезе устройство коробки передач.
2. Каково назначение синхронизатора?
3. Каково назначение и устройство делителей коробок передач?
4. Приведите характеристику коробки передач и раздаточной коробки базовой модели автомобиля.
Коробки передач
Оборудование
Сборочные единицы и детали
К ним относятся картеры коробок передач с крышками, механизмы переключения с верхней крышкой, в том числе с механизмом дистанционного переключения передач; синхронизаторы с блокирующими кольцами, пальцами, корпусом с фасонными прорезями; муфты переключения передач; комплекты деталей масляного насоса и привода спидометра; валы, зубчатые колеса с втулками и замковыми устройствами; опорные и упорные подшипники (шариковые и роликовые); сальники и прокладки; комплекты деталей дифференциала раздаточной коробки.
Инструменты и приспособления
Комплект инструмента и принадлежностей водителя, съемники для подшипников и зубчатых колес, динамометрический ключ.
Литература. Комплект плакатов по коробкам передач и раздаточным коробкам, техническое описание автомобиля (двигателя) базовой модели.